Родился 11 (24) января 1916 года в деревне Шайтанка (ныне в составе посёлка Николо-Павловский Горноуральского городского округа Свердловской области). В 1924 году с отцом уехала на Дальний Восток, жил в городе Александровск (ныне - Белогорск, Амурская область). В 1929 году окончил школу крестьянской молодёжи. В 1929 году с отцом переехал на остров Сахалин, где по 1930 год работал учеником в тракторной мастерской при совхозе "Красный тым". В январе 1931 года семья переехала в село Павловская Слобода (Истринский район Московской области). В июне 1933 года окончил школу фабрично-заводского ученичества. В дальнейшем работал слесарем на московских заводах: с июля 1933 года по марта 1934 года - на заводе № 81 Наркомтяжпрома (ныне - Тушинский машиностроительный завод), с июня 1934 года по август 1936 года - на Заводе санитарного оборудования Исполкома Союза обществ Красного креста и Красного полумесяца, с августа 1936 года - на Государственном заводе № 46 в Кунцево (ныне Московский радиотехнический завод). В декабре 1938 года без отрыва от производства окончил Кунцевский аэроклуб.

С 9 января 1939 года в рядах Красной Армии. В марте 1940 года окончил Качинскую военную авиационную школу пилотов в звании "лейтенанта". Служил младшим лётчиком в 160-м РЕЗАП (город Кировоград, Украина), с августа 1940 года - в 131-м ИАП (45-й САД), с сентября 1940 года - в 168-м ИАП (21-я САД, ВВС Одесского военного округа).

С 22 июня 1941 года в действующей армии. Воевал в составе 168-го ИАП (21-я САД и 45-я САД). Совершил 37 боевых вылетов на И-16 (большей частью на штурмовку наземных войск врага).

30 июля 1941 года пилот 168-го истребительного авиационного полка (45-я смешанная авиационная дивизия, ВВС 18-й Армии, Южный фронт) лейтенант А. А. Артамонов нёс боевое дежурстов в составе звена на аэродроме в районе Шайтарово. В конце дня над аэродромом появился воздушный разведчик противника Хш-126. Лейтенант А. А. Артамонов поднялся в воздух на перехват. Догнав противника, атаковал его. Не сумев сбить разведчик огнём пулемётов, пошёл на таран. Удар пришёлся в фюзеляж "Хеншеля", тот загорелся и стал падать. При ударе А. А. Артамонов был тяжело ранен, не смог воспользоваться парашютом и погиб. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 27 марта 1942 года посмертно удостоен звания Героя Советского Союза.

Был похоронен в селе Казимировка (Ольшанский район Одесской области Украины). После войны перезахоронен рядом с братской могилой в селе Чистополье (Ольшанский район Кировоградской области Украины). На могиле воздвигнут памятный камень с выбитом на граните профилем лётчика и с надписью от благодарных жителей села. Именем Героя в 1961 году названа улица в Москве, на двух домах которой установлены аннотационные доски. В селе Павловская Слобода (Истринский район Московской области) на воинском мемориале установлен бронзовый бюст Героя (в 2015 году). На месте гибели у села Заветное (тогда село Тарасовка, Ольшанский район Кировоградской области Украины) также открыт памятник. В городе Истра его имя увековечено на Аллее Славы. В городе Нижний Тагил, на стеле в честь героев Тагильцев, золотыми буквами вписано и имя А. А. Артамонова. В родном селе Николо-Павловском (Шайтанка) его имя так же есть на Аллее Славы.

Награждён орденом Ленина (27.03.1942, посмертно).